用于降低操作期间飞机货物所受动态负荷的系统和方法技术方案

公开了降低作用至高度柔性的飞机货物

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于降低操作期间飞机货物所受动态负荷的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求于
2021
年3月
10
日提交的标题为“用于降低操作期间飞机货物所受动态负荷的系统和方法”的美国临时申请序列号
63/159430
的优先权和权益，其全体内容被援引纳入本文
。


[0003]本专利技术总体涉及用于降低飞机或其它运输载具的货舱中运载的有效载荷所受动态负荷的系统和方法
。

技术介绍

[0004]全球对更多风能需求的增加促进了开发更大型
、
性能更好的风力涡轮机，因为具有更大转子直径的涡轮机通常获得更多的风能
。
随着涡轮机不断改进，位于以前未开发或低度开发的地区的风力发电场变得在陆地和海上都可行，包括在老旧涡轮机需要替代的现有场所
。
[0005]允许老旧场所复兴和新场所开发的限制因素是风力涡轮机和相关的设备到所述场所的运输
。
由于现有空运载具和道路基础设施的陆地限制，风力涡轮机叶片难以长距离运输
。
不论陆上或是海上，运输此类设备的车辆和船舶选择变得受限，尤其是在风力涡轮机尺寸增大的情况下
。
风力涡轮机叶片长度尺寸非常长
(
目前，一些长度超过
100
米或直径超过5米
)
使得通过火车
、
卡车或船舶进行常规运输
。
不幸的是，其解决方案并非是如将运输载具加大和
/
或加长这么简单；随着载具被加长和
/
或加大，各种复杂性随之呈现，包括但不限于：载具的载荷平衡
、
有效载荷的载荷平衡
、
和
/
或前两者相对于彼此的载荷平衡
、
载具的操纵
、
机动性和控制以及对于本领域技术人员显而易见的其它复杂性
。
[0006]此外，不论陆上或是海上，零件的运送会很慢，并且受到所述场所的可抵达能力的严重限制
。
风力发电场通常偏远，由此并不接近合适的运输基础设施，并且新兴场所常常在没有任何现有运输基础设施的地区，由此需要新建工程和专用设备
。
最后，运输物流成本高的令人望而却步，从而导致对于在全球范围内进一步推进风能使用的字面上和比喻上的障碍
。
[0007]空运是移动大型风力涡轮机叶片的一种潜在解决方案
。
这需要定制的空运载具设计，其能够适应具有风力涡轮机叶片的独特形状和质量特征的物体
。
与载具同时开发的用于处理这种非常规货物的专用技术可降低叶片运输的总成本，并通过载具的容积效率等其它指标提高系统的性能
。
这些技术可定位货物以便利用载具内原本被浪费的空间，和
/
或以结构有效的方式反作用于载具的货物惯性载荷
。
[0008]运行中的飞机经受加速度
。
这些加速度被传递到其货舱中所运载的任何有效载荷
。
一些有效载荷物品比如风力机叶片可能在飞机飞行
、
降落和
/
或地面操作期间具有在施加至它们的激励的频率范围内的共振频率
。
因此，由于机身通过有效载荷固定装置施加的强制运动，例如由于飞机经受的加速度或从机身传递到有效载荷的其它干扰，因此有效载
荷可能经受高负荷
。
[0009]为了保护有效载荷的结构完整性，期望通过降低有效载荷的动态响应来降低有效载荷所受的负荷
。

技术实现思路

[0010]本专利技术的某些示例包括被配置成操纵有效载荷的一个或多个动态特性的系统和方法，以至少在结构固有振动模式方面至少暂时性地改变有效载荷的特性
。
本专利技术的示例涉及既能够运载极长的有效荷载，又能够在比大多数
(
如果不是全部的话
)
现有大型飞机所需的跑道短得多的跑道上起飞和降落
。
出于本专利技术的目的，大或长的飞机被认为是具有从机身机头尖端到机身机尾尖端至少大约
60
米长的机身长度的飞机
。
美国联邦航空管理局
(FAA)
将大型飞机限定为超过
12500
磅最大认证起飞重量的任何飞机，这在本文中也可被认为是大型飞机，但是本文尺寸的焦点通常与飞机的长度有关
。
能够使用本专利技术的示例运输的此类超大有效载荷的一个示例是大型风力涡轮机叶片，其长度可超过
100
米
。
本专利技术的示例使此类极长的有效载荷能够在机身仅比有效载荷稍长的飞机的货舱内运输，同时该飞机还可以在大多数现有的商用机场以及甚至更小的跑道上起飞和降落，例如因为它们建造在用于降落此类货运飞机的位置，该位置靠近使用货物的场所，比如建为风力发电场的一部分的降落跑道
。
[0011]根据本专利技术的至少一方面，一种用于减轻作用至有效载荷的动态负荷的系统包括至少一个有效载荷接收固定装置和动态负荷降低系统
。
至少一个有效载荷接收固定装置被配置成接收有效载荷并将所述有效载荷联接到飞机的内部货舱内的机身
。
动态负荷降低系统包括与所述有效载荷或所述至少一个有效载荷接收固定装置中的至少一个相关联的至少一个悬置元件
。
所述动态负荷降低系统被配置成当所述有效载荷与所述至少一个有效载荷接收固定装置相关联并联接到所述机身时改变所述有效载荷的至少一种动态振动特性，使得降低由所述机架对所述有效载荷施加的动态负荷
。
[0012]在一些实施例中，至少一种动态振动特性可以是振动频率
、
振动模式形状
、
振动幅度或振动阻尼中的一种或多种
。
该系统还可包括被配置成通过所述至少一个有效载荷接收固定装置接收的有效载荷
。
所述至少一个有效载荷接收固定装置可包括关于所述有效载荷放置的多个有效载荷接收固定装置，以使对所述有效载荷施加的动态负荷最小化
。
所述至少一个有效载荷接收固定装置可包括关于所述有效载荷放置的多个有效载荷接收固定装置，以实现降低有效载荷偏转或防止所述有效载荷以所述有效载荷的固有振动频率振动中的至少一者
。
[0013]在一些示例性实施例中，所述有效载荷可包括至少一个细长构件，其在飞行
、
降落或地面操作中的至少一个期间具有在通常由货运飞机激发的频率范围内的固有振动频率
。
所述有效载荷可包括风力涡轮机的一个或多个部件
。
[0014]所述至少一个悬置元件可包括至少一个致动器
。
在至少一些此类实施例中，所述动态负荷降低系统还可包括控制器，并且所述控制器可被配置成既接收至少一个预测干本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.
一种用于减轻作用至有效载荷的动态负荷的系统，其包括：至少一个有效载荷接收固定装置，其被配置成接收有效载荷并将所述有效载荷联接到飞机的内部货舱内的机身；和动态负荷降低系统，其包括与所述有效载荷或所述至少一个有效载荷接收固定装置中的至少一个相关联的至少一个悬置元件，所述动态负荷降低系统被配置成当所述有效载荷与所述至少一个有效载荷接收固定装置相关联并联接到所述机身时改变所述有效载荷的至少一种动态振动特性，以使得降低由所述机身施加至所述有效载荷的动态负荷
。2.
根据权利要求1所述的系统，其中至少一种动态振动特性是振动频率
、
振动模式形状
、
振动幅度或振动阻尼中的一种或多种
。3.
根据权利要求1所述的系统，其还包括配置成由所述至少一个有效载荷接收固定装置接收的有效载荷
。4.
根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个有效载荷接收固定装置包括关于所述有效载荷放置的多个有效载荷接收固定装置，以使施加至所述有效载荷的动态负荷最小化
。5.
根据权利要求3所述的系统，其中所述至少一个有效载荷接收固定装置包括关于所述有效载荷放置的
、
用以降低有效载荷偏转或防止所述有效载荷以所述有效载荷的固有振动频率振动中的至少一者的多个有效载荷接收固定装置
。6.
根据权利要求3所述的系统，其中所述有效载荷包括至少一个细长构件，其在飞行
、
降落或地面操作中的至少一个期间具有在通常由货运飞机激发的频率范围内的固有振动频率
。7.
根据权利要求3所述的系统，其中所述有效载荷包括风力涡轮机的一个或多个部件
。8.
根据权利要求1所述的系统，其中所述至少一个悬置元件包括至少一个致动器，并且其中所述动态负荷降低系统还包括控制器，所述控制器被配置成：接收至少一个预测干扰输入；并且基于所述至少一个预测干扰输入而输出一条或多条指令，以响应于作用至所述有效载荷的预期动态负荷来启用所述至少一个致动器
。9.
根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个致动器包括线性致动器
。10.
根据权利要求8所述的系统，其中通过所述控制器输出的一条或多条指令指示所述至少一个致动器执行使所述有效载荷移位或对所述有效载荷施力中的至少一者
。11.
根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器还被配置成根据所述至少一条指令致动所述至少一个致动器
。12.
根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器还被配置成将所述至少一条指令传送至用户
。13.
根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被集成在所述至少一个有效载荷接收固定装置的一个或多个有效载荷接收固定装置中
。14.
根据权利要求8所述的系统，其还包括：货运飞机；其中所述控制器被集成在所述货运飞机的控制系统中
。
15.
根据权利要求8所述的系统，其中由位于所述有效载荷
、
所述至少一个有效载荷接收固定装置或所述飞机中的一个或多个的至少一个传感器来接收所述至少一个预测干扰输入
。16.
根据权利要求8所述的系统，其中所述至少一个预测干扰输入包括有效载荷位移
、
有效载荷加速度
、
有效载荷接收固定装置加速度
、
机身加速度
、
来自飞行员的飞机指令
、
来自电子飞行控制系统的飞机指令
、
大气湍流数据
、
跑道粗糙度或阵风数据中的一个或多个
。17.
根据权利要求
16
所述的系统：其中所述至少一个预测干扰输入包括来自飞行员的飞机指令或来自电子飞行系统的飞机指令中的至少一者，并且其中来自飞行员的飞机指令或来自电子飞行系统的飞机指令涉及能够对所述有效载荷造成外部干扰的飞机操作或环境状况中的至少一者
。18.
根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器包括前馈控制器
、
反馈控制器或其组合
。19.
根据权利要求8所述的系统，其中所述控制器被配置成通过一个或多个增益来处理所述至少一个预测干扰输入以生成所述至少一条指令
。20.
根据权利要求
19
所述的系统，其中所述一个或多个增益中的一个或多个针对所述飞机的特定操作阶段加以调谐
。21.
根据权利要求
20
所述的系统，其中所述特定操作阶段是飞行
、
降落或地面操作中的一种
。22.
根据权利要求
19
所述的系统，其中所述一个或多个增益中的一个或多个针对特定有效载荷或有效载荷包捆加以调谐
。23.
根据权利要求
19
所述的系统，其中所述一个或多个增益中的一个或多个在飞机操作期间根据所述有效载荷的动态响应进行调节
。24.
根据权利要求1所述的系统，其中所述动态负荷降低系统的至少一个悬置元件包括弹簧阻尼系统，所述弹簧阻尼系统联接到所述至少一个有效载荷接收固定装置的一个有效载荷接收固定装置，并被配置成联接到接受在其中的所述有效载荷
。25.
根据权利要求
24
所述的系统，其中所述至少一个弹簧阻尼系统并行于至少一个致动器安装
。26.
根据权利要求
24
所述的系统，其中所述动态负荷降低系统还包括一个或多个调谐减载器，其被配置成应用于所述有效载荷的表面，以进一步修改所述有效载荷的至少一个动态特性
。27.
根据权利要求
26
所述的系统，其中所述一个或多个调谐减载器包括调谐减振器或调谐质量阻尼器中的至少一种
。28.
根据权利要求
24
所述的系统，其中所述至少一个悬置元件被配置成手动调谐
。29.
根据权利要求
24
所述的系统，其中所述至少一个悬置元件被配置成自动调谐
。30.
根据权利要求1所述的系统，其中所述动态负荷降低系统被配置成基于飞机操作的特定阶段进行调谐，以改变所述有效载荷的至少一个动态振动特性
。31.
根据权利要求
30
所述的系统，其中飞机操作的特定阶段是飞行中
、
降落或地面操作中的一种
。
32.
根据权利要求1所述的系统，其中所述动态负荷降低系统被配置成基于有效载荷的特定类型或特性中的至少一者来进行调谐，以改变所述有效载荷的...

【专利技术属性】
技术研发人员：M，
申请(专利权)人：ZSM，
类型：发明
国别省市：